基于GIS與RFID的光纖網絡資源管理系統的設計與實現

摘 要：利用通信管道、光纖網的地理空間拓撲分布特點及地理信息系統（GIS）管理空間地理數據的優越性，并結合射頻識別技術（RFID）對光纖資產進行標識，建立光纖資源管理系統，使用手持智能終端設備實現對光纖網絡的科學管理。

關鍵詞：RFID GIS 光纖網絡 資源管理 手持終端

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0021-02

射頻識別技術[1]（Radio Frequency Identification，簡稱RFID），是上世紀90年代興起的一種自動識別技術，其利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的。2000年后基于RFID的電子標簽得到迅猛發展，標簽微型化、成本不斷降低，規模應用成為現實。

地理信息系統[2]（Geographic Information System，簡稱GIS）是在計算機軟件、硬件支持下對空間地物及其拓撲關系實現可視化表達和管理的技術。

根據通信基礎設施集約化建設的需要，上海市已建成數千溝公里通信管道及數萬皮長公里光纖等集約化通信基礎設施，這些設施已形成網絡并服務于各大通信運營商、政府及企事業單位。無論是光纖還是其附屬設施設備（如：機房、光交接箱、接頭包等）均包含空間地理位置信息、復雜的拓撲連接關系及其承載的相關業務信息，其網絡資源數據量十分龐大。這對運營和維護人員提出了迫切的數據管理要求。因此，本文提出了一個光纖網絡資源管理系統方案。該方案利用GIS技術建立了一個光纖網絡數據模型，并使用RFID技術對光纖及附屬設施進行標識，將光纖網絡資源以地圖的形式呈現在管理者面前，可以直觀的對數據進行空間綜合決策分析，實現對光纖網絡資源的精細化管理。

1 系統需求分析

1.1 光纖資產數據共享

系統需通過地圖專題展示光纖及其附屬設施所屬的網絡層（包括：骨干層、匯聚層、接入層、支路層），為管理者提供網絡優化輔助決策，通過光纖建設的需求引導通信管道的建設。同時，平臺支持光纖路由鏈路的設計，管理者可以通過平臺直接進行路由鏈路設計并生成施工圖紙，避免了傳統設計階段通過設計單位設計路由走向再生成鏈路施工圖的耗時。并且該平臺通過集約化的方式管理光纖資源，提高了光纜利用率。

1.2 業務及資源管控

該系統基于“一張圖”的設計原則，在光纖網絡建設及光纖資源數據制作過程中，從光纖建設需求確定、路由設計、纖芯資源分配、施工、數據現場采集、工程驗收等環節進行全程管控。在此過程中，GIS圖形、文檔、信息或工作任務按照一定的規則流轉，實現不同部門管理人員間的協同工作。

1.3 光纖資產標識

光纖資產包括光纜、交接箱、接頭包及機房等，其數據量十分龐大，準確識別這些資產和后續資產相關的路由確認是現場業務管理和運維的兩個首要任務。傳統的資產標識方法是采用線纜掛塑封牌、設備貼標簽等方法。由于信息人井內環境惡劣，及經常性的人員下井作業，極易加速掛牌老化或造成掛牌標簽脫落。因此，本系統使用電子標識的方法取代傳統標識，結合數據共享平臺，現場實時識別資產及其路由是提高光纖資產標識管理的有效方法。

2 系統方案

2.1 系統網絡拓撲

根據需求系統采用了典型的B/S、C/S及M/S相結合的網絡結構（如圖1所示）。其中，光纖網絡圖形數據、地圖數據的維護采用了C/S方式，以確保管理者能高效地維護各類地圖數據。光纖資源的信息發布、查詢、可視化顯示和部分無需現場處理的業務管理均采用了B/S的方式，管理者只需通過網絡瀏覽的方式便捷地獲取信息和開展業務操作。同現場管理緊密的業務均采用了M/S的方式，管理者現場使用手持智能終端便可查詢光纖資產信息及業務信息并能開展業務。

2.2 系統關系描述

管理單位經過多年的發展，已經建成了包含集約化信息基礎設施管理系統、項目管理系統、銷售管理系統等在內的信息平臺；形成了信息管網數據庫、項目建設數據庫、銷售信息數據庫等資源。光纖網絡資源管理系統的設計充分考慮了建成的系統平臺與數據庫、整合和利用現有資源，以避免重復建設、數據冗余。各系統的關系如圖3所示。

2.3 電子標簽方案

系統使用RFID技術為光纖資產制作電子標簽。

光纜的標簽使用內嵌RFID微型芯片的橡膠卡扣環，芯片完全內嵌于橡膠內、防水，具有較強的抗老化腐蝕能力，適合在環境惡劣的人井內使用。依據主要光纜型號的規格定制不同大小的卡扣環，滿足98%的光纜標識要求。

接頭包內有眾多的纖芯熔接，經常開啟不僅影響其密封性，且極易造成纖芯斷熔，因此放置超高頻RFID芯片接頭包內作為標簽。該類型的芯片具有更強信號穿透力、讀取距離遠等特點。

其他資產設備使用普通鈕扣式的RFID芯片固定于設備上作為標簽，如：交接箱、機房機架、光交換機等。

2.4 系統軟件平臺選擇

本系統是基于組件式的二次開發。服務器系統平臺為Windows Server 2008 64x；使用Oracle 10g 64bit大型商用數據庫；ESRI公司的ArcGIS的系列產品作為二次開發的組件，其中ArcGIS Desktop 10.0用于圖形數據備份和處理，ArcGIS Server 10.0用于圖形數據發布與訪問，ArcGIS SDE 10.0用于圖形數據儲存。手持智能終端使用當前應用最廣的安卓平臺。

2.5 系統功能結構

2.6 系統主要功能

（1）地圖服務。系統提供交互式工具對地圖進行縮放、拖拽、平移、漫游等操作，可進行圖層控制、地圖常用的面積與距離測量等。

（2）光纖資產鏈路查詢。系統支持對光交箱、接頭包設備以、光纜、機房及機房內終端設備的屬性信息進行查詢。查詢方式可以通過關鍵字的模糊搜索或者通過空間位置選擇，查看指定設備的詳細屬性。系統能直觀展示接頭包、光交接箱及機房接入光纜狀況及光纜在內部的熔接狀況、端口跳接順序等。還可以查詢其中纖芯鏈路的路由走向及在地圖中定位顯示該路由，查詢鏈路的客戶信息及當前使用狀況等。

（3）通信故障應急分析。業務人員通過光時域反射儀（OTDR）檢測故障光纖，獲得光纖故障距離，通過系統平臺計算出故障路由點并在地圖中準確定位故障點位置。這樣可以避免對設備逐個排查，及時進行搶修作業，縮短應急反應時間，提高服務效率與質量。

（4）光纖資產專題展示。系統中無論光纜或設備都可以通過地圖專題展示所屬網絡層，包括：骨干層、匯聚層、接入層、支路層，為管理者對光纖網絡的優化提供輔助決策。

（5）路由規劃設計。系統支持光纖鏈路的設計，管理者通過系統進行光纖鏈路設計并生成跳纖、熔接的施工圖紙。通過集約化的方式管理光纖資源，充分利用已建光纜鏈路，提高了光纜利用率。

（6）成本配對。系統錄入光纖網絡數據后，可以對每一客戶的鏈路進行統計分析，統計出新建或利舊的光纜長度，核算相應成本，為財務部門對客戶單位購買的光纖鏈路進行成本配對提供參考依據，提高銷售資產成本計算的準確性，避免人為的錯誤和誤差，為客戶提供精確的量化報表參考。

（7）運維管理。該功能主要是結合智能手持終端應用展開。光纖運維指揮中心接報故障事件，通過系統記錄生成事件包，包括事件位置信息、事件描述信息、客戶信息等內容，系統按照一定的約定發送事件包至現場運維人員智能手持終端，運維人員將處置情況實時通過手持終端反饋至運維指揮中心。

（8）設備巡檢。運維人員持智能終端按照巡檢時間、巡檢順次、巡檢路線、巡檢內容等現場對光纖資產進行檢查，通過智能終端記錄檢查情況，生成設備巡檢報告。

（9）RFID查詢。管理人員使用掃描工具讀取附著在光纖資產上的RFID電子芯片，獲取資產編碼，智能終端依據該編碼自動查詢獲取資產信息，且能關聯查詢到光纖資產運行的各業務信息，包括客戶信息、鏈路信息、商務信息等。

（10）數據維護。主要包括開展地圖數據編輯、光纖網絡圖編輯、光纖業務數據編輯工作。通過數據審核管理機制對編輯進行審核并實現數據入庫更新。

3 系統特點

（1）光纖網絡成果共享。光纖網絡數據對客戶開放部分權限，客戶可以通過系統查詢自己的光纖路由，為客戶提供優質的通信基礎設施服務。

（2）多平臺數據整合。項目管理平臺是主要的信息系統之一，傳統項目業務數據長期以來同GIS平臺地圖數據相互獨立，影響了數據的使用效率。本次平臺開發中實現了手持終端、光纖資產數據共享的B/S平臺同項目管理平臺的整合，定制了內嵌于項目管理平臺的地圖接口，可實現光纖路由數據、項目業務數據的互查互通。

（3）工作現場便捷共享數據。所有使用平臺的管理者可以通過手持智能終端及時獲取光纖路由、工程業務等信息，真正能讓每一位管理者分享到信息化給工作帶來的便利，不用攜帶成沓的紙質資料。

（4）多技術集成。本次系統建設中涉及的主要技術有RFID、GIS、GPS、3G/GPRS無線通信和定位，將這些技術揉捏在一起使之有序地實現信息的互通互用，這也是本系統的特色。

4 結語

系統從光纖網絡規劃、設計到實施都融入了智能化概念、整合先進的信息化及管理理念，綜合利用了主流信息技術，注重推進通信業務IT技術創新。特別是在光纖數據建模、可視化、網絡分析、時空歷史庫等難題進行實踐性探索，在同行業中不乏領先之處；另一方面，系統通過接口整合了管理單位的項目管理平臺、銷售平臺等，實現了數據的高度共享，成果在統一規劃、集約化建設、專業化管理、有償使用和普遍服務等方面發揮著重要的作用，極大的促進了上海市通信產業的快速發展。

參考文獻

[1]郇新，李海玉.RFID技術探索[J].科學與財富，2011（8）：132-134.

[2]邊馥玲.GIS-地理信息系統原理與方法[M].測繪出版社，1996.

[3]蘇輝，吳立新，陸鎮虹，等.GIS技術在通信領域中的應用及需要解決的問題[J].電信科學，2002（2）：28-31.